(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）５μｍ未満の粒子の割合が１４〜３２質量％、５μｍ以上、１０μｍ未満の粒子の割合が８〜１８質量％、１０μｍ以上、１５μｍ未満の粒子の割合が４〜１３質量％、１５μｍ以上、３０μｍ未満の粒子の割合が１６〜２６質量％、３０μｍ以上、４５μｍ未満の粒子の割合が６〜１５質量％、４５μｍ以上、１００μｍ未満の粒子の割合が７〜２０質量％、１００μｍ以上の粒子の割合が１〜２０質量％である、セメントクリンカ粉砕物と、
（Ｂ）石膏と、
（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が５〜１５ｍ２／ｇのシリカフュームと、
を含むことを特徴とするセメント組成物。
【請求項２】
上記セメントクリンカ粉砕物は、ブレーン比表面積が９００〜１，５００ｃｍ2／ｇであるセメントクリンカ粉砕物（Ａ１）と、ブレーン比表面積が５，０００〜６，０００ｃｍ2／ｇであるセメントクリンカ粉砕物（Ａ２）を、質量比（Ａ１／Ａ２）が２／８〜６／４となるように含む請求項１に記載のセメント組成物。
【請求項３】
上記セメントクリンカ粉砕物は、ビーライト（Ｃ２Ｓ）の割合が２０〜７０質量％で、かつ、アルミネート相（Ｃ３Ａ）の割合が０．５〜５質量％のものである請求項１又は２に記載のセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高強度のセメント質硬化体を得るために、高性能減水剤を用いて、水／セメント比を小さくすることが知られている。しかし、水／セメント比を小さくすると、混練性が低下して、均一なセメント組成物を得るまでの混練時間が長くなるとともに、混練して得られたセメント組成物の流動性が低下し、打設時等の作業性が悪くなる。
この問題を解決するために、シリカフュームを混和材として用いることが知られている。
例えば、特許文献１には、高流動性及び高強度のセメント組成物の一例として、ポルトランドセメント５０〜８７重量％と、シリカフューム５〜２５重量％と、石灰石粉末３〜２５重量％と、石膏５〜１５重量％（無水石膏換算）とを含むセメント組成物が提案されている。
【０００３】
また、特許文献２には、早強ポルトランドセメント、混和材、分散剤、骨材及び水を含む高強度遠心力成形用コンクリート組成物であって、混和材が、無水石膏と非晶質シリカ（例えば、シリカフューム）を特定の質量比で含むことなどを特徴とする高強度遠心力成形用コンクリート組成物が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１１９５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１００５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シリカフュームを混和材として用いた上述の特許文献１〜２に記載されている組成物であっても、水／粉体の質量比が０．１５未満では、混練は困難である。
そこで、本発明は、水／粉体の質量比が小さくても、混練が可能であり、適度な流動性を有し、かつ強度発現性にも優れたセメント組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の粒度構成を有するセメントクリンカ粉砕物、石膏及び特定のシリカフュームを用いることによって、上記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［３］を提供するものである。
［１］（Ａ）５μｍ未満の粒子の割合が１４〜３２質量％、５μｍ以上、１０μｍ未満の粒子の割合が８〜１８質量％、１０μｍ以上、１５μｍ未満の粒子の割合が４〜１３質量％、１５μｍ以上、３０μｍ未満の粒子の割合が１６〜２６質量％、３０μｍ以上、４５μｍ未満の粒子の割合が６〜１５質量％、４５μｍ以上、１００μｍ未満の粒子の割合が７〜２０質量％、１００μｍ以上の粒子の割合が１〜２０質量％である、セメントクリンカ粉砕物と、（Ｂ）石膏と、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が５〜１５ｍ２／ｇのシリカフュームと、を含むことを特徴とするセメント組成物。
［２］上記セメントクリンカ粉砕物は、ブレーン比表面積が９００〜１，５００ｃｍ2／ｇであるセメントクリンカ粉砕物（Ａ１）と、ブレーン比表面積が５，０００〜６，０００ｃｍ2／ｇであるセメントクリンカ粉砕物（Ａ２）を、質量比（Ａ１／Ａ２）が２／８〜６／４となるように含む前記［１］に記載のセメント組成物。
［３］上記セメントクリンカ粉砕物は、ビーライト（Ｃ２Ｓ）の割合が２０〜７０質量％で、かつ、アルミネート相（Ｃ３Ａ）の割合が０．５〜５質量％のものである前記［１］又は［２］に記載のセメント組成物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のセメント組成物は、特定の粒度構成を有するセメントクリンカ粉砕物、石膏及び特定のシリカフュームを含むため、水等を含ませてモルタル等の形態にした場合に、水／粉体の質量比が例えば０．１５未満と小さくても、混練が可能であり、適度な流動性を有し、かつ、硬化後には高い機械的強度（例えば、圧縮強度）を発現することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のセメント組成物は、セメントクリンカ粉砕物と、石膏と、シリカフュームを含むものである。
［セメントクリンカ粉砕物］
本発明で用いるセメントクリンカ粉砕物は、混練性、流動性及び強度発現性の向上の観点から、以下の粒度構成を有するものである。
５μｍ未満の粒子の割合は、１４〜３２質量％、好ましくは１６〜３１質量％である。
５μｍ以上、１０μｍ未満の粒子の割合は、８〜１８質量％、好ましくは９〜１６質量％である。
１０μｍ以上、１５μｍ未満の粒子の割合は、４〜１３質量％、好ましくは５〜１２質量％である。
１５μｍ以上、３０μｍ未満の粒子の割合は、１６〜２６質量％、好ましくは１７〜２４質量％である。
３０μｍ以上、４５μｍ未満の粒子の割合は、６〜１５質量％、好ましくは７〜１４質量％である。
４５μｍ以上、１００μｍ未満の粒子の割合は、７〜２０質量％、好ましくは８〜１８質量％である。
１００μｍ以上の粒子の割合は、１〜２０質量％、好ましくは３〜１８質量％である。
【０００９】
前記の粒度構成は、例えば、ブレーン比表面積が９００〜１，５００ｃｍ2／ｇ、好ましくは９００〜１，２００ｃｍ2／ｇであるセメントクリンカ粉砕物（Ａ１）と、ブレーン比表面積が５，０００〜６，０００ｃｍ2／ｇ、好ましくは５，２００〜５，９００ｃｍ2／ｇであるセメントクリンカ粉砕物（Ａ２）を、質量比（Ａ１／Ａ２）が２／８〜６／４となるように併用することによって、得ることができる。
【００１０】
本発明で用いるセメントクリンカ粉砕物は、混練性及び流動性の向上の観点から、好ましくは、ビーライト（Ｃ２Ｓ）等を以下の割合で含むものである。
ビーライト（Ｃ２Ｓ）の割合は、好ましくは２０〜７０質量％、より好ましくは２３〜６５質量％、特に好ましくは２６〜６２質量％である。
アルミネート相（Ｃ３Ａ）の割合は、好ましくは０．５〜５質量％、より好ましくは１〜４質量％、特に好ましくは１．５〜３．５質量％である。
フェライト相（Ｃ４ＡＦ）の割合は、好ましくは５〜１５質量％である。
残部は、エーライト（Ｃ３Ｓ）である。
【００１１】
ビーライト及びアルミネート相の割合を前記の好ましい数値範囲内に調整するために、本発明で用いるセメントクリンカ粉砕物は、好ましくは、低熱ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物と、中庸熱ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物のいずれか一方または両方を含むものである。
ここで、低熱ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物（以下、低熱用クリンカ粉砕物ともいう。）とは、低熱ポルトランドセメントから石膏を除いたものをいう。また、中庸熱ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物（以下、中庸熱用クリンカ粉砕物ともいう。）とは、中庸熱ポルトランドセメントから石膏を除いたものをいう。
なお、本発明では、低熱用クリンカ粉砕物または中庸熱用クリンカ粉砕物に加えて、普通ポルトランドセメントを調製するためのセメントクリンカ粉砕物（以下、普通用クリンカ粉砕物ともいう。）を用いることもできる。
【００１２】
本発明で用いるセメントクリンカ粉砕物の好ましい形態としては、混練性及び流動性の観点から、低熱用クリンカ粉砕物のみからなるもの、中庸熱用クリンカ粉砕物のみからなるもの、低熱用クリンカ粉砕物と中庸熱用クリンカ粉砕物を併用するもの、低熱用クリンカ粉砕物と普通用クリンカ粉砕物を併用するものが挙げられる。中でも、低熱用クリンカ粉砕物のみからなるもの、中庸熱用クリンカ粉砕物のみからなるもの、低熱用クリンカ粉砕物と中庸熱用クリンカ粉砕物を併用するものが、より好ましく、低熱用クリンカ粉砕物のみからなるものが、特に好ましい。
低熱用クリンカ粉砕物と中庸熱用クリンカ粉砕物を併用する場合のように、種類の異なる２種のクリンカ粉砕物を用いる場合、２種のクリンカ粉砕物の一方を前記のセメントクリンカ粉砕物（Ａ１）に定め、かつ、他方を前記のセメントクリンカ粉砕物（Ａ２）に定めればよい。
【００１３】
［石膏］
本発明で用いる石膏の好ましい例としては、二水石膏、半水石膏が挙げられる。これらの石膏は、一種を単独で用いてもよいし、二種を併用してもよい。
石膏の配合量は、セメントクリンカ粉砕物１００質量部に対して、ＳＯ３換算値で、好ましくは１．５〜５質量部、より好ましくは１．７〜３．５質量部である。
石膏のブレーン比表面積は、好ましくは３，０００〜１０，０００ｃｍ2／ｇ、より好ましくは３，２００〜７，０００ｃｍ2／ｇである。
【００１４】
［シリカフューム］
本発明で用いるシリカフュームのＢＥＴ比表面積は、混練性及び流動性の観点から５〜１５ｍ２／ｇ、好ましくは６〜１４ｍ２／ｇ、より好ましくは７〜１３ｍ２／ｇである。
ＢＥＴ比表面積が５〜１５ｍ２／ｇの範囲外では、水／粉体の質量比が０．１５未満になると、混練が困難になる。
ここで、「水／粉体の質量比」における粉体の質量とは、セメントクリンカ粉砕物と石膏とシリカフュームと他の粉体の合計の質量をいう。他の粉体としては、例えば、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末等が挙げられる。粉体の全量中の他の粉体の割合は、混練性、流動性及び強度発現性の観点から、好ましくは０〜３０質量％、より好ましくは０〜２０質量％、特に好ましくは０〜１０質量％である。
シリカフュームの配合量は、セメントクリンカ粉砕物１００質量部に対して、５〜４０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。該配合量が５〜４０質量部の範囲外では、水／粉体の質量比が０．１５未満になると、混練が困難になるうえ、２００ＭＰａ以上の圧縮強度を発現することも困難になる。
【００１５】
本明細書中、「セメント組成物」は、セメントクリンカ粉砕物、石膏及びシリカフュームを含む粉体（例えば、これら３種の粉体からなるプレミックス粉体混合物）もしくは粉粒体（例えば、前記３種の粉体と、細骨材の組合せ）と、セメントクリンカ粉砕物、石膏、シリカフューム及び水を含む組成物（具体的には、ペースト、モルタルまたはコンクリート）の両方を含む概念を有する。なお、本明細書中、ペースト、モルタルまたはコンクリートを総称して、「モルタル等」ともいう。
本発明の組成物は、以下の材料を含むことができる。
［細骨材］
細骨材としては、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、又はこれらの混合物を使用することができる。
細骨材は、機械的強度の観点から、粒径が２ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、細骨材の「粒径」とは、８５％重量累積粒径である。
また、最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材が好ましく、最大粒径が１．５ｍｍ以下の細骨材がより好ましい。
細骨材（Ｓ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｓ／Ｐ）は、好ましくは０．６〜１．４、より好ましくは０．７〜１．３、特に好ましくは０．８〜１．２である。該質量比が０．６未満では、硬化初期（凝結段階）の自己収縮が大きくなるうえ、水和熱も大きくなる。該質量比が１．４を超えると、硬化後の機械的特性（特に、曲げ強度）が低下することがある。
本発明においては、細骨材に加えて、粗骨材を配合することができる。粗骨材の配合量は、粉体１００質量部に対して、混練性及び流動性の観点から、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、特に好ましくは１０質量部以下である。
【００１６】
［水］
水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ／Ｐ）は、好ましくは０．２５以下、より好ましくは０．０８〜０．２０、さらに好ましくは０．１０〜０．１９、特に好ましくは０．１１〜０．１８である。該質量比が０．２５を超えると、硬化後の強度発現性（例えば、圧縮強度）が低下する。また、該質量比が０．０８未満では、混練が困難になる。
【００１７】
［減水剤］
減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系、またはポリカルボン酸系等の、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤、または高性能ＡＥ減水剤を使用することができる。中でも、ポリカルボン酸系の高性能減水剤または高性能ＡＥ減水剤は、混練性、流動性及び強度発現性の観点から、好ましく用いられる。
減水剤の配合量は、粉体１００質量部に対して、固形分換算で、好ましくは０．１〜３．０質量部、より好ましくは０．３〜２．０質量部、特に好ましくは０．３〜１．５質量部である。該配合量が０．１質量部未満では、混練性及び流動性が低下する。該配合量が３．０質量部を超えると、強度発現性（例えば、圧縮強度）が低下する。なお、減水剤は、液状と粉末状のいずれでもよい。
【００１８】
［モルタル等の調製方法及び成形方法］
本発明において、モルタル等の調製方法は、特に限定されるものではなく、例えば、次の（１）〜（３）のいずれかの方法を採用することができる。
（１）水、減水剤以外の材料を予め混合して、プレミックス材を調製した後、プレミックス材、水、減水剤をミキサに投入し、混練する方法
（２）水以外の材料（ただし、減水剤は、粉末状のものを使用する。）を予め混合して、プレミックス材を調製した後、プレミックス材、水をミキサに投入し、混練する方法
（３）各材料を個別にミキサに投入し、混練する方法
前記（１）〜（３）の混練に用いるミキサは、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよく、例えば、揺動型ミキサ、パンタイプミキサ、二軸練りミキサ等が用いられる。
モルタル等の成形方法は、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の任意の方法を採用することができる。また、養生方法も、特に限定されるものではなく、気中養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等を行なうことができる。
【実施例】
【００１９】
［実施例１〜３、比較例１〜３］
［使用材料］
使用材料として、以下のものを用いた。
なお、下記の（１）〜（３）のクリンカ粉砕物、及び（６）の市販低熱ポルトランドセメントの粒度構成を、粒度分布測定装置（製品名：マイクロトラックＨＲＡ  モデル９３２０−Ｘ１００、日機装社製）を用いて測定した。この際、分散媒であるエタノール２０ｃｍ３に対して試料０．０６ｇを添加し、９０秒間、超音波分散装置（製品名：ＵＳ３００、日本精機製作所社製）で超音波分散したものを測定した。結果を下記の表１に示す。
（１）セメントクリンカ粉砕物Ａ
ブレーン比表面積が９２０ｃｍ2／ｇの低熱用クリンカ粉砕物と、ブレーン比表面積が５，５００ｃｍ2／ｇの低熱用クリンカ粉砕物を、質量比が１：１となるように混合して、セメントクリンカ粉砕物Ａを得た。
（２）セメントクリンカ粉砕物Ｂ
ブレーン比表面積が９２０ｃｍ2／ｇの低熱用クリンカ粉砕物と、ブレーン比表面積が５，５００ｃｍ2／ｇの低熱用クリンカ粉砕物を、質量比が１：３となるように混合して、セメントクリンカ粉砕物Ｂを得た。
（３）セメントクリンカ粉砕物Ｃ
ブレーン比表面積が９２０ｃｍ2／ｇの低熱用クリンカ粉砕物と、ブレーン比表面積が５，５００ｃｍ2／ｇの低熱用クリンカ粉砕物を、質量比が３：１となるように混合して、セメントクリンカ粉砕物Ｃを得た。
【００２０】
（４）石膏
ブレーン比表面積４，０００ｃｍ2／ｇの二水石膏を用いた。
（５）シリカフューム
ＢＥＴ比表面積１０ｍ2／ｇのシリカフュームを用いた。
（６）市販低熱ポルトランドセメント
ブレーン比表面積３，２００ｃｍ2／ｇの低熱ポルトランドセメントを用いた。
（７）細骨材
粉体（セメントクリンカ粉砕物、石膏及びシリカフューム）１００質量部に対して１００質量部の配合量の「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１」の標準砂を用いた。
（８）水
下記の表２に示す水（Ｗ）と粉体（Ｐ）の質量比（Ｗ／Ｐ）となるように、水を配合した。
（９）減水剤
粉体１００質量部に対して１．５質量部の配合量のポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤（製品名：レオビルド「ＳＰ８ＨＵ」、製造元：ＢＡＳＦ  ｐｏｚｚｏｌｉｔｈ社）を用いた。
（１０）消泡剤
粉体１００質量部に対して０．０４質量部の配合量の消泡剤（製品名：マイクロエア  ４０４、製造元：ＢＡＳＦ  ｐｏｚｚｏｌｉｔｈ社）を用いた。
【００２１】
【表１】
0005455832.tif 000002
【００２２】
［モルタルの調製及び物性評価］
表２に示す配合量で各材料を一括してホバートミキサーに投入して混合し、モルタルを得た後、以下のようにしてモルタルの物性を評価した。
（１）０打ちフロー値
「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載される方法において、１５回の落下運動を行わないでフロー値を測定した。
（２）圧縮強度
モルタルを直径５０ｍｍ、長さ１００ｍｍの内部空間を有する型枠を用いて成形し、２０℃で４８時間、湿空養生した後、９０℃で４８時間蒸気養生して硬化体を得た。材齢２８日の圧縮強度を、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」に準じて測定した。結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
0005455832.tif 000003
【００２４】
表２から、本発明のセメント組成物（実施例１〜３）では、水／粉体の質量比が０．１１でも混練が可能であり、２１０〜２３０ＭＰａの圧縮強度を発現した。
一方、本発明に該当しない粒度構成を有するセメント組成物では、圧縮強度が低下する（比較例１）か、混練が不可能（比較例３）であった。
また、シリカフュームを含まないセメント組成物（比較例２）では、混練が不可能であった。